稻田水系統各單元功能協同：防控農業面源污染新策略

摘要：綜述稻田水系統各單元功能及協同作用，為業面源污染控制提供參考。稻田兼具農產品供應與污染凈化功能；溝渠可排水、灌溉、減輕洪水風險，還能消納污染；水塘具有蓄水、灌溉、養殖、凈化水質等作用。各單元協同可實現源頭減排、過程削減、末端治理。通過聯合調控，稻田水系統能有效吸納污染物，凈化尾水回用，周叢生物在其中也發揮重要作用。未來應深入研究系統對氮磷的吸收容量、優化植物配置與管理、因地制宜選擇基質和植物、建立野外監測系統，以提升對農業面源污染的控制效果，實現農業可持續發展。

關鍵詞：稻田水系統；溝塘濕地；面源污染；氮磷

中圖分類號：X506" " " " "文獻標志碼：A" " " " 文章編號：1674-3075（2025）01-0155-11

農業面源污染是指在農業區域內發生的面源污染，是在降水或灌溉時，農藥、氮、磷和其他有機或無機污染物質通過稻田排水、地表徑流等方式進入環境水體的污染模式。在很多發達國家，農業面源污染也是水環境污染的主要來源。在美國，農業面源污染排放量占水體總污染物的67.0%以上，并有持續升高趨勢（Mekonnen amp; Hoekstra，2018）。在加拿大迪芬貝克湖地區，農業面源污染中的總氮與總磷排放量分別占排入水體總氮、總磷污染物的70.0%和90.0%（Out et al，2017）。英國農業面源污染是地表水體中氮磷的主要污染源，丹麥270條河流94%的氮負荷和52%的磷負荷主要來源于氮磷面源污染（徐雅等， 2022）。隨著點源污染逐步得到有效控制，農業面源污染已成為我國的主要環境問題，嚴重影響了我國的生態環境和人體健康。2020年第二次全國污染源普查公報顯示，農業污染源是中國水環境污染的“主要貢獻者”，化學需氧量（COD）、總氮（TN）和總磷（TP）排放量分別占地表水體總污染負荷的49.8%、46.5%和67.2%（中華人民共和國生態環境部，2020）。

稻田、排水溝、渠和水塘作為稻田水系統的組成單元，對于面源污染的源頭減排、環境自凈具有重要作用。彭世彰等（2013）和吳夢（2019）認為，在稻田與明溝濕地協同控制灌溉和排水可大幅降低稻田和明溝的排水量，從而有效減少氮磷的排放負荷。然而，稻田與明溝濕地協同系統更注重對水流的控制，未考慮稻田水系統各單元的協同作用。石闖等（2021）認為，溝渠作為農業面源污染物的遷移通道，在適當的干濕交替驅動下，對各形態氮均有較好的去除效果；羅躍輝等（2022）指出，在洱海保護行動中，大理市建設的生態應急庫塘對農業面源污染起到了攔截作用；張功良等（2021）應用了梯級濕地技術處理川渝地區典型丘陵地形小流域農村非點源污染控制問題；這些措施雖然發揮了一定的作用，卻只應用了稻田水系統中的某一單元，并未從整個稻田水系統方面去考慮解決農業面源污染問題。

目前，有關農業面源污染的來源、控制措施和阻控方法的綜述較多，但對于稻田水系統各單元協同阻控農業面源污染以及如何優化水系統中各單元布局等方面的綜述還較少。因此，本文整合稻田、排水溝渠、溝塘濕地等水體單元，形成一體化的水生環境，對稻田水系統各單元的功能進行梳理。通過對稻田水系統各單元的全程調控，強化其協同作用，改變系統內部的污染狀態，并構成多結構緊密結合的水生生態，從而解決農業面源污水無組織排放的問題。

1" "稻田水系統中各單元的功能

稻田水系統主要由稻田、溝渠和水塘組成，這些單元是稻田生態系統中水體的主要載體，各單元具有不同的功能，對稻田生態系統的水分和養分輸送具有重要作用。同時，溝渠和水塘既有助于洪水時的排澇，也有助于減輕稻田化肥和農藥對河湖水體的污染。

1.1" "稻田生態系統的功能

稻田生態系統是農業生態系統的重要組成部分，可以為人類提供大量的農產品，滿足人類生存發展的需求（方福平，2016）。稻田生態系統是由稻田生物系統、環境系統和人為調節系統組成的人工-自然復合生態系統（方福平，2016；徐琪等，1998）。在水稻生產過程中，稻田會通過地表徑流、地下滲漏、氨揮發等途徑對環境造成污染。稻田的生態工程，如稻鴨共作、稻蝦共作、稻魚共作等，為農民和環境帶來多種益處，可以改善農業土壤的營養，也可以從源頭上控制稻田的化學農藥污染（Horgan et al，2017）。

稻田生態系統也是一個特殊的濕地系統，能夠消納部分未被作物利用的化肥和農藥，減少這些污染物的外排。稻田生態系統還可用于凈化污水。在歷史上，東京直到人口超過100萬才有污水處理系統，主要是因為當時人類的排泄物被用于稻田施肥。污水中富含植物生長所需的養分，因此非常適合農業灌溉，將廢水回用于農業灌溉可帶來巨大的經濟、環境和社會效益（Natuhara，2013；Norton-Brand?o et al，2013）。Watanabe等（2017）通過在循環灌溉系統中使用經過處理的城市廢水種植用作動物飼料的水稻，實現了更高的作物產量和更多的大米蛋白質含量。這意味著稻田生態系統有效地吸收了處理后的廢水中的養分，從而凈化了污水并增加了水稻產量和整個植物的生物量。

1.2" "溝渠的功能

溝渠可自然形成或由人工挖掘而成，在水利和生態方面發揮重要作用，也是一種特殊的濕地系統。Gerakis和Kalburtji（1998）認為稻田溝渠是人工挖掘的以排水為主要目的人工水道，是連接稻田和受納水體（湖泊、江河、濕地）的過渡區域。溝渠的主要作用包括排水、灌溉農作物和減輕洪水風險。同時，農業溝渠對排污和運輸地表徑流至關重要，能夠在排水不暢的農業景觀中實現農作物生產。溝渠還將稻田生態系統中的化肥和農藥等污染物傳輸到下游水體。在集約化農業系統中，徑流是農藥的污染主要擴散途徑之一，對地表水構成潛在威脅。此外，溝渠對農業景觀的豐富性也具有獨特貢獻。

農業面源污染會導致周圍水體的富營養化和生態系統惡化（Cui et al，2020），而溝渠被廣泛用于控制農業面源污染的水利工程之一。在傳統上，溝渠可以保護稻田免受土壤侵蝕和控制內澇，通過割草、化學除草、疏浚或燃燒來管理可以確保它們的最佳水力容量。Needelman等（2007）認為溝渠是同時具有溪流和濕地特征的獨特的工程生態系統。總之，溝渠不僅僅用于稻田排水和灌溉，還具有消納來自稻田的污染以及景觀的作用。

1.3" "水塘的功能

水塘是農村景觀的重要組成部分，是一個復合的水生態系統，具有蓄水防洪、灌溉稻田、提供飼料、養殖魚類、凈化水質和保護生物多樣性等功能（Fu et al，2018；Choe et al，2016）。

灌溉是水塘的主要功能之一。在灌溉期，水塘可作為地表和地下水資源的重要替代水源（Ouyang et al，2018），用于稻田灌溉，實現生態循環，為農作物的生長提供充足的水源，提高作物產量（Jiang et al，2019；Noory et al，2019；Riley et al，2018）。氮磷等養分會隨著地表徑流進入水塘（Pham et al，2017），因此灌溉池塘的使用可以提高灌溉水資源的可用性和質量并促進農業可持續性（López-Felices et al，2020）。

農村的水塘里一般會養殖一些用作牲畜飼料的水生植物，如浮萍、水葫蘆等。這些水生植物不僅可以給農民提供飼料，還可以凈化水質。此外，水塘具有良好的持留能力，能夠有效控制氮磷等面源污染的輸出，在水質凈化方面具有明顯的調節作用。Arheimer和Wittgren（ 2002）對瑞士南部流域的研究表明，恢復占流域0.4%的濕地能減少6%的氮素進入海岸帶。Zhao等（2016）建立了2個與濕地相結合的藻類水塘，在水力停留3 d時，氮的去除率為92.85%，磷的去除率為69.74%。Fairchild等（2006）在實驗中發現水力停留時間較長的水塘對污染物的去除率更高。

2" "稻田水系統各單元的協同作用

2.1" "源頭控制：科學施肥，控制農藥

氮肥為農作物生長提供了必要的氮元素，但是過量施用氮肥會導致氮利用效率 （NUE） 低和溫室氣體N2O的排放升高（Maaz et al，2021；He et al，2021）。施用的磷肥在土壤中會被快速固定，只有小部分磷可直接被作物吸收，導致大部分磷留在土壤表層，而植物根部磷含量偏低（Tumbure et al，2020；Zheng et al， 2020）。An等（2022）利用小分子腐植酸包覆磷肥，得到一種流動性好的新型磷肥，提高了磷肥的縱向遷移效率。Ikram等（2019）在2年的田間試驗中發現，與單獨施用磷肥相比，施用有機肥改良的磷肥有利于提高土壤中磷的有效性，提高無機肥料的效率，并提高農作物的產量。

施肥方式對于肥料的利用有重要影響。與采用傳統灌溉方法的水稻相比，滴灌的使用在提高干物質分配、葉片光合作用以及根系氧化能力的同時還提高了一倍的水分生產率（Bansal et al，2021）。與傳統灌溉方法相比，在不影響糧食產量的前提下，滴灌技術能節水27.0%。

施肥時間也會影響作物對肥料的利用率。推遲基肥施用既可以降低稻田的氮肥施用量，又可以提高作物產量，在三控技術（控肥、控苗、控病蟲）下，可以將施肥從生長前期推遲到生長后期（Wang et al，2017）。從田間試驗結果可知，大約90%的N2O排放是由基肥投入造成的，隨著小穗施肥量從0增加到60%時，小穗數不斷增加， N2O排放量也不斷減少。田間試驗結果還表明，優化小穗施肥量將使籽粒產量提高20%。因此，優化小穗肥料投入可以減少N2O排放，提高氮素利用效率，提高糧食產量（Zhang et al，2020；Zhang et al，2022）。

此外，肥料的形態也會影響作物對肥料的利用率。為了提高養分的利用效率，可以將傳統肥料加工成化學合成緩釋肥。但是目前市場上的化學合成緩釋肥僅含氮養分，短期內難以降解和釋放養分，不能完全滿足農作物的營養需求。Li等（2022）以尿素、甲醛和磷酸氫二銨為原料，采用噴霧干燥法制備了一種低成本的綠色化學合成緩釋肥料。與傳統化學合成緩釋肥相比，這款新型綠色化學合成緩釋肥不僅提高了磷、鉀的緩釋功能，表現出優異的養分緩釋性能，而且原料成本和能耗分別降低了17.51%和38.13%，顯著提高了農產品的產量和品質。

農藥是稻田生態系統中不可或缺的生產資料，對控制病蟲草的發生危害、保護水稻安全生長、提高水稻產量均有重要作用，但是農藥的大量使用也對環境造成了不可忽視的面源污染，控制農藥施用可以從以下幾方面入手。

首先是生物防治，在秧苗移栽返青后，將雛鴨雌雄混合放入稻田，水稻抽穗后田間停止放鴨，稻鴨共育期間不得使用任何化學農藥。在稻鴨共育期過后可以有針對性地施用生物農藥，例如對于紋枯病，在水稻分蘗期、抽穗期和灌漿期，用0.5%幾丁聚糖水劑兌水噴霧，注意把藥液著重噴到稻株下部；也可以通過理化誘控來殺滅害蟲，使用太陽能頻振式殺蟲燈誘殺水稻螟蟲、稻飛虱、葉蟬等鱗翅目、同翅目害蟲；最后是化學防治，必要時控制使用高效、低毒、低殘留的化學農藥。2 種以上?。ㄏx、草）害混合發生時，則選擇具有兼治作用的復配農藥。堅持適期防治、輪換交替使用農藥的原則（徐麗君和倪萌，2014）。

化肥的過度使用會導致稻田土壤退化和微生物群落的減少，過量使用化肥會使農業生態系統失衡，導致土地超載、肥力降低和種植障礙（Shen et al，2022）。農藥的過度使用會導致土壤板結、病菌和害蟲對農藥的抗藥性增強、有益生物被殺傷。因此，科學合理的使用化肥和農藥能夠獲得高質量和高產量的農產品，帶來經濟利益，也能減少對環境的污染（Tabak et al，2020）。

2.2" "過程削減：稻田農藝調控

中國地勢西高東低，地形復雜。地形坡度較大的稻田容易流失水土養分（包括氮磷等營養元素）。在丘陵區，耕地需要采取合適的農藝調控手段，以便調節徑流、控制氮磷流失、改善耕地質量（Han et al，2019）。

緩坡地是指地形坡度小于10°、滿足農業機械化或土地規模化經營要求的大面積耕地。當斜坡耕地改造成緩坡地后，稻田系統能有效攔截地表徑流，增加土壤水分和養分，保持耕地水、土、肥，防止水土流失。并且稻田建設可以促進當地農業產業的發展，反過來推動區域耕作技術和施肥技術的不斷改進，從而降低農藥和化肥的使用（Zhong et al，2020）。

不同的種植方式對斜坡耕地的土壤和養分流失也存在影響，凸床種植和等高樹籬可有效減少地表徑流造成的養分流失。水稻種植通常采用淹水平栽，但這會降低肥料吸收率，可以在田間作一個15 cm高的凸床，然后種植水稻。灌溉水從溝渠進入稻田，并通過毛細管作用向上驅動至河床表面。與平原系統中的灌溉相比，凸床上的種植促進了養分的吸收、運輸和水稻產量的增加（Majeed et al，2017）。

在田埂上種植桑樹作為綠籬，可以拔高田埂的高度且更有利于保持水土，避免水土流失。每年修剪的桑枝被用來生產有機食用菌，并將菌渣作為有機肥還田，減少施肥量。這種生態循環使土壤的蓄水能力和養分含量分別提高了約20%～35%和9%～13%； 減少泥沙流失60%～80%，減少氮磷流失30%～70%和50%～90%（Zhong et al，2020；Xia et al，2014）。

休耕季節時，在稻田里種植覆蓋作物可以改善土壤質量，減少化肥施用量，同時仍保持或增加隨后的作物產量。這種方法會影響稻田的NH3和溫室氣體排放（Raheem et al，2019）。這些覆蓋作物包括豆類和有色作物。休耕期種植豌豆可增加豆科殘渣中的氮含量，提高主要作物的氮素吸收和氮素利用效率（Guardia et al，2016）。黑麥草、芥菜、蘿卜等有色作物可以減少休耕期的氮素淋失，增加土壤有機質的氮素儲量和主要農作物產量，與沒有覆蓋作物的情況相比，顯著減少了N2O和CO2排放（Sun et al，2022）。有研究發現，在稻麥輪作系統中，使用紫云英替代小麥后，通過調整施肥時間，即使施氮量減少44%～56%，其水稻產量仍與稻麥系統中氮肥施用量為270kg/hm2時的水稻產量相當（Qiao et al，2021）。

傳統的稻田水分管理用水量大，水分利用效率低，加劇了稻田面源污染。新型的稻田水分管理措施包括節水灌溉模式、稻田“零排放”水分管理模式和稻田流域化水分管理模式。周靜雯等（2016）在試驗中發現，干濕交替節水灌溉的稻田在降雨量達到90 mm時未產生徑流，而傳統灌溉的稻田在降雨量達到50 mm時便已產生徑流造成氮磷流失。這說明節水灌溉模式可以明顯減少農業面源污染。張志劍等（2007）提出了稻田“零排放”水分管理模式，即在節水灌溉的基礎上，綜合降雨信息，將田間烤田取代人工田間排水，確保在水稻的全生育期內只灌不排的稻田水分管理技術。稻田流域化水分管理模式即將稻田和周圍的溝渠、水塘等各單元看成一個稻田水系統，稻田排水進入周圍溝渠后，部分停留在溝渠中，隨著水力停留時間的延長，氮磷排出的負荷會降低，部分通過溝渠進入滯留塘凈化處理后可再次利用，降低了氮磷流失負荷的同時提高了水體的利用率（華玲玲等，2018）。

2.3" "末端治理：溝塘凈化過程

稻田系統中流失的農藥及氮磷等營養元素是造成面源污染的主要原因。排水渠、排水溝、水塘是小型的濕地系統。其中的植物、微生物和底層基質是去除污染物的主力軍。溝塘濕地能有效地去除稻田排水中的氮磷和農藥，并且營運和維護成本低，對于農業面源污染的治理具有重要意義。有研究表明（Durán-de-Bazúa et al，2008；Pi?eyro et al，2019；Li et al，2020a），溝塘濕地通過植物、基質及微生物的共同作用，能有效地去除氮磷及農藥等污染物，并能截留降雨徑流，有效地控制稻田面源污染物的輸出，其去除氮磷的途徑見圖1。

在溝塘濕地系統中，植物是主要組成部分（Hu et al，2021）。水生植物的種類、密度和分布會影響溝塘濕地的持水能力，從而影響其除污能力（Guo et al，2017）。 Gill等（2008）研究表明，天然的植草排水溝對農藥毒死蜱（chlorpyrifos）的去除率達38%。Borin等（2001）的研究表明，植草的人工濕地能夠吸收10倍面積的稻田排水中的硝氮。

濕地植物種類繁多。不同植物的生存條件和凈水效果差異很大。因此，根據環境條件，選擇合適的濕地植物，既有助于其生長，又能獲得更好的除污效果。Weimin等（2020）研究發現，所選擇的濕地植物對NH4+-N和NO3--N的去除率分別為71%～96%和46%～76%，PO43--P的去除率為79%～94%。

濕地內的基質對污染物有過濾和吸附作用。礫石是一種常用的填充基質，通過物理吸附來實現污染物的去除。通過人工曝氣，用礫石建造的濕地可以去除58%的總氮（Lin et al，2015）。沸石是一種天然礦石，其內部空隙大，對氮磷有很好的吸附效果（Sethia et al，2015）。沸石作為基質，對有機物、氮和磷的去除率分別為95%、80%和70%（Stefanakis et al，2009）。當使用沸石作為混合基質時，對總氮的去除率達到80.3%～92.1%（He et al，2017）。礦渣作為基質，對人工濕地處理污水的效果較好，磷的去除率維持在較高水平（Luo et al，2017；Park et al，2016；Blanco et al，2016）。礦渣對總磷的吸附量比礫石高20%，且礦渣對總磷的吸附飽和較快（Li et al，2021）。

溝塘濕地系統中的微生物在凈化污水過程中發揮重要作用（Tang et al， 2020）。有研究表明，在4 d內，施用有效微生物菌群（effective microorganisms）后，總氮和總磷的濃度分別降低了78%和40%，而不施用有效微生物菌群情況下，總氮和總磷濃度分別降低50%和20%（Li et al，2020b）。

3" "各單元聯合調控應對農業面源污染

稻田水系統是控制農業面源污染的水資源綜合管理系統，由稻田系統、排水溝渠和水塘濕地組成。該系統通過聯合控制灌溉技術、控制排水技術和溝塘濕地生態凈化技術，使稻田系統、排水明溝和溝塘濕地系統緊密聯結成為一個有機系統。稻田水系統各單元協同作用示意見圖2。

稻田生態系統能夠吸納水體和土壤中的有機碳、營養物質和無機微量元素，在獲得較高的作物產出的同時也凈化了水質，減輕了環境壓力。當施肥過度，稻田本身無法完全吸收時，養分可以經由溝渠排入池塘。這些養分在流經溝渠和水塘的過程中，部分被攔截，剩余的養分在水塘生態系統中被進一步去除，從而避免污染物隨水流進入下游的河流和湖泊中水體。下暴雨時，水流域系統內會產生大量懸浮物，這些懸浮物往往攜帶多種污染物。若溝塘濕地的環境容量達到極限，則稻田生態系統可以幫助消納部分懸浮物和污染物。在前期，溝塘濕地中的周叢生物和基質是養分的“匯”，到了后期，周叢生物和基質便成了養分的“源”，此時可以將周叢生物作為肥料轉移到稻田生態系統中，既為稻田生態系統提供了養分，又避免了后期“源”對流域的污染。經過溝塘濕地凈化并達到排放標準的稻田尾水可以回用，再次灌溉稻田或者向下游河湖水體排放，當附近水域達到承載上限時，需將尾水調控至其他具有自凈能力的水域。

周叢生物由藻類、細菌、原生動物、后生動物、附生植物和無機礦物組成，普遍存在于淹沒在水中的各種基質表面，如稻田、溝渠和水塘中（Lu et al，2016）。周叢生物能有效去除稻田水系統中的氮磷污染物，其主要通過硝化與反硝化、吸收來脫氮，機理見圖3，而除磷原理包括吸收降解、胞外聚合物吸附和共沉淀（圖4）。稻田水系統中的各個單元有著豐富的水源和養分，為周叢生物的生長提供保障。藻類和細菌都能有效去除氮磷。它們之間會產生協同作用，比單獨的藻類或細菌能更快去除養分和污染物。周叢生物對于面源污染的控制具有重要的作用（Marella et al，2022）。

周叢生物光合作用釋放的氧氣會增加上覆水和表層土壤的溶解氧，從而促進銨和尿素的硝化作用。此外，硝酸鹽會遷移到厭氧層，并在反硝化細菌的作用下轉化為N2（Wu et al，2018）。周叢生物會將一部分無機氮轉化為有機氮，促進生物的增殖。此時周叢生物是氮的“匯”。而當周叢生物腐爛后，氮會被釋放到環境中，成為氮的“源”（Nakanishi et al，2014）。由此可見，周叢生物能夠吸收稻田和溝塘濕地中的氮，從而減少氮的徑流流失。

周叢生物在調節局部磷循環中同樣發揮關鍵作用。一方面，周叢生物對磷有很高的親和力，可以通過截留、同化、吸附等過程去除水中的磷；另一方面，周叢生物可以產生胞外酶，如堿性磷酸酶（AP），將有機磷轉化為無機磷（Wu et al，2016；Wu et al，2018）。

4" "結論與展望

稻田流失的氮、磷是導致環境水體富營養化的主要原因之一。隨著點源污染逐漸得到控制，如何有效防治稻田面源污染、修復水環境成為目前需要解決的問題?；屎娃r藥的施用顯著提高了作物產量和品質，但也給生態環境造成潛在的危害。大量氮磷污染物會隨稻田排水進入溝渠和水塘，最后進入河流和湖泊等下游水體。溝渠起到為稻田排水和灌溉的作用，也是小型的濕地系統，對稻田排水中的養分和污染物起到攔截作用。水塘具有蓄水防洪、灌溉、魚類生產、水質凈化和生物多樣性保護等功能，是稻田水生態系統中的重要一環。稻田、溝渠和水塘中的植物、微生物和底層基質通過生物、化學和物理過程，能有效降低稻田及其排水中殘余的氮磷，為面源污染控制發揮重要作用。在稻田吸收部分氮磷后，剩余氮磷排入溝塘濕地。當下暴雨時，溝塘濕地產生的懸浮物能夠被稻田消納一部分。而且溝塘濕地凈化后的尾水和周叢生物肥料可以回用至稻田，這樣可以減少化肥的使用，降低污染排放。因此，協調稻田、溝渠和水塘之間的相互關系，有助于實現對面源污染的源頭減排、過程削減和末端治理，從而顯著降低農業面源污染對下游河流和湖泊等水體的危害，實現農業的可持續發展。

目前，農業面源污染控制多強調減少化肥和農藥的使用，以及采用工程措施強化面源污染處理，卻忽視了稻田、溝渠和水塘等前體單元及其三者協同作用產生的自凈能力，因而難以取得好的面源污染控制效果。今后，應強化稻田、溝渠和水塘之間的協同作用，不斷提升其對農業面源污染的減排效果，可著重從以下幾個方面加強研究。

（1）稻田水系統包括了稻田、排水溝渠和水塘濕地等水體，是一個有機聯系的整體，尚需進一步研究不同系統對氮磷的吸收容量，以及如何提高該系統對氮磷的吸收能力。

（2）系統內的植物成熟后若不及時收割移除，衰敗后的植物殘體在溝塘濕地內分解，消耗溶解氧的同時會釋放有毒有害物質，分解出的有機質逐年沉積會墊厚底泥層，導致水質局部惡化現象。因此，在系統中如何配置水生植物、控制其生長繁殖、收割移除及植物殘體腐爛分解等方面仍需優化。

（3）部分地區土壤和水體不斷堿化、有機污染嚴重，可供選擇的基質和植物種類較少，限制了生態溝塘濕地的應用。因此，對于生態溝渠基質的選擇和植物的適應性需進一步研究，開發出因地制宜的防治農業面源污染的生態溝渠。

（4）稻田水系統的凈化能力容易受氣溫、進水水質、水量的影響，需要在野外設立在線監測系統，及時獲取數據，以便研究不同因素對稻田水系統凈化能力的影響。

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Functions of Paddy Field Water System Units and Their Synergistic Effects

in Reducing Agricultural Non-point Source Pollution

Abstract：With effective control of point source pollution in China， agricultural non-point source pollution has become a major environmental problem. Protecting rural ecosystems and controlling agricultural non-point source pollution are important for developing an ecological civilization and revitalizing the rural regions of China. Due to excessive usage of chemical fertilizers and pesticides， agricultural chemicals not absorbed by crops enter the water environment by surface runoff， paddy field drainage and underground seepage， resulting in surface and groundwater pollution. Paddy fields， irrigation ditches， and ditch-pond wetlands， as integral components of the paddy field water system， play a crucial role in reducing non-point source pollution at the source and enhancing environmental self-purification. In this study， we summarized the primary functions of each unit in the paddy field water system， as well as their synergistic effects in enhancing the self-purification capacity of paddy field ecosystems and controlling agricultural non-point source pollution. Through spatial optimization and comprehensive regulation and control of each unit within the paddy field water system， the system can achieve source control， process reduction and end-of-pipe treatment of agricultural non-point source pollution， consequently improving the agricultural ecological environment and enhancing the environmental carrying capacity of the paddy field ecosystem. Recommendations for further study of the paddy field water system are also made， including the nitrogen and phosphorus absorption capacity of each unit of the system， selecting and managing substrates and aquatic plants according to local conditions， and establishing a field detection system to explore the impact of various factors on the purification capacity of the paddy field water system.

Key words：paddy field water system；ditch-pond wetland；non-point source pollution；nitrogen and phosphorus